تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : زهرا نيك مند

دانشکده : فني و مهندسي

استاد راهنما : دکتر سيد فواد آقاميري

تاريخ دفاع : 17/6/87

رشته و گرايش : مهندسي شيمي

استاد مشاور : -

بررسي تعادلات فازي مايع- مايع سيستم‌هاي سه‌تايي با همبستگي شيميايي

چکيده

از آنجايي‌كه در تعادلات مايع- مايع سيستم‌هايي با همبستگي شيميايي نقش نيروهاي جاذبه بسيار مهم مي‌باشد، ايده اصلي اين تحقيق اصلاح يك مدل ضريب فعاليت با درنظر گرفتن نيروهاي شيميايي بوده است. مدل وان ‌لار يك مدل با مبناي كاملاً تئوري بوده كه تنها نيروهاي وان‌در والس را درنظر مي‌گيرد پس اين مدل به‌عنوان مدل پايه انتخاب و با تئوري شيميايي آقاميري و همكاران تركيب شد. به اين ترتيب براي به‌حساب آوردن برهم‌كنش‌هاي شيميايي دو مرحله به سيكل ترموديناميكي سه‌مرحله‌اي وان‌لار اضافه شد. براي اين مدل پيشنهادي انرژي گيبس اضافي و ضرائب فعاليت براي سيستم‌هاي دوتايي در سه حالت مختلف به‌دست آمد: 1) در سيستم علاوه‌بر تشكيل گونه‌هاي خودهمبسته، همپوشاني نيز بين دو جزء وجود دارد. 2) فقط خودهمبستگي در سيستم وجود دارد. 3) فقط يك جزء قادر به تشكيل گونه‌هاي خودهمبسته است. براي سيستم‌هاي سه‌تايي نيز انرژي گيبس اضافي و ضرائب فعاليت براي حالتي كه فقط يكي از اجزاء قادر به تشكيل گونه‌هاي خودهمبسته است، محاسبه شد. بررسي كارايي مدل با انجام محاسبات تعادلات فازي مايع- بخار سيستم‌هاي دوتايي و مايع- مايع سيستم‌هاي سه‌تايي نشان داد كه اين مدل نتايج رضايت‌بخشي در پيش‌بيني تعادلات فازي مايع- بخار و نتايج نسبتاً ضعيفي در پيش‌بيني تعادلات مايع- مايع سيستم‌هاي سه‌تايي دارد. در ادامه نيز معادله حالت SAFT مورد بررسي قرار گرفته و با تركيب كردن جمله همبستگي شيميايي موجود در اين معادله حالت با تئوري شيميايي آقاميري و همكاران يك جمله جديد براي عبارت همبستگي شيميايي مدل SAFT پيشنهاد شد. مدل پيشنهادي كه CSAFT ناميده شده است با وجود داشتن يك پارامتر تنظيم‌پذير كمتر براي سيستم‌هاي خالص نسبت به معادله حالت SAFT، در بيشتر مواقع خطاي كمتري در برازش اطلاعات فشار بخار و دانسيته مايع اشباع اجزاء خالص دارد. در حالت مخلوط نيز نتايج دو مدل SAFT و CSAFT در بررسي تعادلات فازي مايع- مايع سيستم‌هاي سه‌تايي با هم مقايسه و مشاهده شد كه دو مدل به‌طور موفقيت‌آميزي برازش اطلاعات تعادلي مايع- مايع سيستم‌هاي سه‌تايي را انجام داده و در پيش‌بيني تعادلات فازي داراي دقت يكساني هستند.

مجموع اطلاعات سيستم‌هاي دوتايي و سه‌تايي از منابع مختلفي به‌دست آمده، اما نظر به اهميت اين‌‌گونه اطلاعات، در تحقيق حاضر با انجام يك كار آزمايشگاهي اطلاعات تعادلي مايع- مايع سيستم‌ سه‌تايي متانول/ سيكلو‌هگزان/ تولوئن را در دماهاي 20 و 23 درجه سانتيگراد به‌دست آورده و از طريق برازش اين اطلاعات با مدل‌هاي پيشنهادي، پارامترهاي برهم‌كنش دوتايي در دماهاي مختلف براي اين سيستم به‌دست آمد.

واژه هاي کليدي: تعادلات مايع- مايع، سيستم‌هاي سه‌تايي، مدل وان لار، معادله حالت SAFT، همبستگي شيميايي.